中国风洞:助力C919直冲云霄

通讯员吕东光 本报记者栾光煜

中国风洞:助力C919直冲云霄 我国空气动力试验与研究能力实现跨越式提升

昨日,我国自主研制的国产大型客机C919首飞,托举着中国几代航空人的梦想翱翔蓝天。这是我国航空科技史上的一次集成创新。你知道吗,这其中可是有咱大连高校科研团队的功劳!大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室白瑞祥团队先后承担并圆满完成了C919加筋壁板结构、垂尾盒段结构以及尾翼前缘抗鸟撞等结构的承载能力检测和力学性能计算评估等5项课题。2015年11月2日,国产大型客机C919首架机正式下线,之后,团队又迅速投身于宽体客机的预研工作。10年磨一剑,团队取得了重要科研成果。

时隔146天,C919再次起飞!国庆前夕,我国具有完全自主知识产权的新一代大型客机C919又一次直冲云霄,让远在千里之外的中国空气动力研究与发展中心科研人员激动不已。

建立复合材料破坏行为数据库

科技日报记者了解到,作为C919大型客机全国联合工程队的主要成员单位,该中心全程参与了总体布局论证、设计、评估、气动试验规划等总体工作,联合承担了超临界机翼、增升装置等关键部段设计,完成了75%的风洞试验任务,研究掌握了多种构型状态下的全机气动特性。

研究团队针对大型复合材料构件试验需求,进行了大吨位大尺寸加载系统、承力系统和电测系统的建设,开展了材料级、结构级、部件级三级的大飞机复合材料结构破坏机理研究,并开发数值分析模型和软件,指导、校正实际试验,建立了飞机典型复合材料结构的破坏行为数据库。

空气动力学,被誉为研制航空航天飞行器的“先行官”,而风洞就是进行空气动力学试验研究的必备手段。从先进的第五代战机到高超声速巡航导弹,再到高速列车、大型建筑……无一不需要风洞的支撑。

这项研发早在2008年就开始,当时团队受邀承担了上海飞机设计研究院ARJ支线客机复合材料研发的两个课题项目,团队由白瑞祥带领的复合材料力学课题组和雷振坤老师带领的光测力学课题组组成,课题成果对研发C919具有重要参考价值;鉴于团队的科研成果,2010年C919正式研发启动时,白瑞祥受邀在启动会上对C919研发力学试验提出建设性意见;2011年10月,在C919飞机项目结构强度实验过程管理研讨会上,确认大连理工大学成为中国商用飞机有限责任公司固定合作单位。

曾几何时,因为没有自己的结冰风洞,我国飞行器研制工作被迫进行调整,甚至不得不冒险在自然结冰气象条件下试飞……面对国外技术封锁,年逾七旬的风洞设计专家刘政崇带领团队历经千余个日夜,成功建成了我国首座结冰风洞。

一个壁板要贴300~400个应变片

“这个风洞的建成,对我国航空航天事业是个很大的促进,意味着真正的自力更生、自主发展。”刘政崇兴奋地说,结冰风洞自2013年10月建成以来,已完成包括大型军用运输机等多项重点型号试验,承担课题任务20余项,为亟须开展的相关试验研究提供了试验平台。

白瑞祥团队解决了C919尾翼、中央翼复合材料壁板承载强度和安全性能等关键问题。为保证从复合材料壁板各环节处获得详实、完备有效的实验数据,及时处理不可测原因导致的意外情况,研究团队采取在飞机壁板上对危险考验部位贴大量应变片的采集数据方法。

声学风洞、燃烧风洞、等离子体风洞、跨声速风洞、超声速风洞……20余座完全自主设计建设的风洞,这几年间纷纷落成。

为不忽略每一可靠数据的采集,一个大型壁板就需要采集300~400个通道数据,针对C919飞机,一共测试了60多块壁板,也就是要贴1.8万~2.4万个应变片。更不容易的是,将应变片焊接在壁板上需要打磨、清洁,焊端子,引出引线连接到测试仪器上,应变片如手指盖儿大小,非常脆弱,不小心就会被损坏。白瑞祥和雷振坤带领团队教师和几名硕士生、本科生奔赴大飞机各加工基地,在生产线上贴片,在加工车间挥汗如雨。

“过去我们是跟跑者,现在是并行者,未来要做领跑者。”一位科研人员说。

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